Введение в теорию автоматического управления. Основные понятия теории управления техническим системами

  • Tutorial

Публикую первую главу лекций по теории автоматического управления, после которых ваша жизнь уже никогда не будет прежней.


Лекции по курсу «Управление Техническими Системами», читает Козлов Олег Степанович на кафедре «Ядерные реакторы и энергетические установки», факультета «Энергомашиностроения» МГТУ им. Н.Э. Баумана. За что ему огромная благодарность.


Данные лекции только готовятся к публикации в виде книги, а поскольку здесь есть специалисты по ТАУ, студенты и просто интересующиеся предметом, то любая критика привествуется.



1. Основные понятия теории управления техническими системами


1.1. Цели, принципы управления, виды систем управления, основные определения, примеры


Развитие и совершенствование промышленного производства (энергетики, транспорта, машиностроения, космической техники и т.д.) требует непрерывного увеличения производительности машин и агрегатов, повышения качества продукции, снижения себестоимости и, особенно в атомной энергетике, резкого повышения безопасности (ядерной, радиационной и т.д.) эксплуатации АЭС и ядерных установок.


Реализация поставленных целей невозможна без внедрения современных систем управления, включая как автоматизированные (с участием человека-оператора), так и автоматические (без участия человека-оператора) системы управления (СУ).


Определение: Управление – это такая организация того или иного технологического процесса, которая обеспечивает достижение поставленной цели.


Теория управления является разделом современной науки и техники. Она базируется (основывается) как на фундаментальных (общенаучных) дисциплинах (например, математика, физика, химия и т.д.), так и на прикладных дисциплинах (электроника, микропроцессорная техника, программирование и т.д.).


Любой процесс управления (автоматического) состоит из следующих основных этапов (элементов):


  • получение информации о задаче управления;
  • получение информации о результате управления;
  • анализ получаемой информации;
  • выполнение решения (воздействие на объект управления).

Для реализации Процесса Управления система управления (СУ) должна иметь:


  • источники информации о задаче управления;
  • источники информации о результатах управления (различные датчики, измерительные устройства, детекторы и т.д.);
  • устройства для анализа получаемой информации и выработки решения;
  • исполнительные устройства, воздействующие на Объект Управления, содержащие: регулятор, двигатели, усилительно-преобразующие устройства и т.д.

Определение: Если система управления (СУ) содержит все перечисленные выше части, то она является замкнутой.


Определение: Управление техническим объектом с использованием информации о результатах управления называется принципом обратной связи.


Схематично такая система управления может быть представлена в виде:



Рис. 1.1.1 — Структура системы управления (СУ)


Если система управления (СУ) имеет структурную схему, вид которой соответствует рис. 1.1.1, и функционирует (работает) без участия человека (оператора), то она называется системой автоматического управления (САУ).


Если СУ функционирует с участием человека (оператора), то она называется автоматизированной СУ.


Если Управление обеспечивает заданный закон изменения объекта во времени независимо от результатов управления, то такое управление совершается по разомкнутому циклу, а само управление называется программным управлением.


К системам, работающим по разомкнутому циклу, относятся промышленные автоматы (конвейерные линии, роторные линии и т.д.), станки с числовым программным управлением (ЧПУ): см. пример на рис. 1.1.2.



Рис.1.1.2 — Пример программного управления

Задающее устройство может быть, например, и “копиром”.


Поскольку в данном примере нет датчиков (измерителей), контролирующих изготавливаемую деталь, то если, например, резец был установлен неправильно или сломался, то поставленная цель (изготовление детали) не может быть достигнута (реализована). Обычно в системах подобного типа необходим выходной контроль, который будет только фиксировать отклонение размеров и формы детали от желаемой.


Автоматические системы управления подразделяются на 3 типа:


  • системы автоматического управления (САУ);
  • системы автоматического регулирования (САР);
  • следящие системы (СС).

САР и СС являются подмножествами САУ ==> ${САР} \subset{САУ}; {СС} \subset {САУ}$.


Определение: Автоматическая система управления, обеспечивающая постоянство какой-либо физической величины (группы величин) в объекте управления называется системой автоматического регулирования (САР).


Системы автоматического регулирования (САР) — наиболее распространенный тип систем автоматического управления.


Первый в мире автоматический регулятор (18-е столетие) – регулятор Уатта. Данная схема (см. рис. 1.1.3) реализована Уаттом в Англии для поддержания постоянной скорости вращения колеса паровой машины и, соответственно, для поддержания постоянства скорости вращения (движения) шкива (ремня) трансмиссии.


В данной схеме чувствительными элементами (измерительными датчиками) являются “грузы” (сферы). «Грузы» (сферы) также “заставляют” перемещаться коромысло и затем задвижку. Поэтому данную систему можно отнести к системе прямого регулирования, а регулятор — к регулятору прямого действия, так как он одновременно выполняет функции и “измерителя” и “регулятора”.


В регуляторах прямого действия дополнительного источника энергии для перемещения регулирующего органа не требуется.


Рис. 1.1.3 — Схема автоматического регулятора Уатта

В системах непрямого регулирования необходимо присутствие (наличие) усилителя (например, мощности), дополнительного исполнительного механизма, содержащего, например, электродвигатель, серводвигатель, гидропривод и т.д.


Примером САУ (системы автоматического управления), в полном смысле этого определения, может служить система управления, обеспечивающая вывод ракеты на орбиту, где управляемой величиной может быть, например, угол между осью ракеты и нормалью к Земле ==> см. рис. 1.1.4.а и рис. 1.1.4.б



Рис. 1.1.4 (а)

Рис. 1.1.4 (б)

1.2. Структура систем управления: простые и многомерные системы


В теории управления техническими системами часто бывает удобно систему разделить на набор звеньев, соединенных в сетевые структуры. В простейшем случае система содержит одно звено, на вход которого подается входной воздействие (вход), на входе получается отклик системы (выход).


В теории Управления Техническими Системам используют 2 основных способа представления звеньев систем управления:


— в переменных “вход-выход”;


— в переменных состояния (более подробно см. разделы 6…7).


Представление в переменных “вход-выход” обычно используется для описания относительно простых систем, имеющих один “вход” (одно управляющее воздействие) и один “выход” (одна регулируемая величина, см. рисунок 1.2.1).



Рис. 1.2.1 – Схематическое представление простой системы управления

Обычно такое описание используется для технически несложных САУ (систем автоматического управления).


В последнее время широкое распространение имеет представление в переменных состояния, особенно для технически сложных систем, в том числе и для многомерных САУ. На рис. 1.2.2 приведено схематичное представление многомерной системы автоматического управления, где u1(t)…um(t) — управляющие воздействия (вектор управления), y1(t)…yp(t) — регулируемые параметры САУ (вектор выхода).



Рис. 1.2.2 — Схематическое представление многомерной системы управленияя

Рассмотрим более детально структуру САУ, представленную в переменных “вход-выход” и имеющую один вход (входное или задающее, или управляющее воздействие) и один выход (выходное воздействие или управляемая (или регулируемая) переменная).


Предположим, что структурная схема такой САУ состоит из некоторого числа элементов (звеньев). Группируя звенья по функциональному принципу (что звенья делают), структурную схему САУ можно привести к следующему типовому виду:



Рис. 1.2.3 — Структурная схема системы автоматического управления


Символом ε(t) или переменной ε(t) обозначается рассогласование (ошибка) на выходе сравнивающего устройства, которое может “работать” в режиме как простых сравнительных арифметических операций (чаще всего вычитание, реже сложение), так и более сложных сравнительных операций (процедур).


Так как y1(t) = y(t)*k1, где k1 — коэффициент усиления, то ==>
ε(t) = x(t) — y1(t) = x(t) — k1*y(t)


Задача системы управления состоит в том (если она устойчива), чтобы “работать” на уничтожение рассогласования (ошибки) ε(t), т.е. ==> ε(t) → 0.


Следует отметить, что на систему управления действуют как внешние воздействия (управляющее, возмущающее, помехи), так и внутренние помехи. Помеха отличается от воздействия стохастичностью (случайностью) своего существования, тогда как воздействие почти всегда детерминировано.


Для обозначения управляющего (задающего воздействие) будем использовать либо x(t), либо u(t).


1.3. Основные законы управления


Если вернуться к последнему рисунку (структурная схема САУ на рис. 1.2.3), то необходимо “расшифровать” роль, которую играет усилительно-преобразующее устройство (какие функции оно выполняет).


Если усилительно-преобразующее устройство (УПУ) выполняет только усиление (или ослабление) сигнала рассогласования ε(t), а именно: $\varepsilon_1(t)=\alpha \cdot \varepsilon(t)$, где $ \alpha $– коэффициент пропорциональности (в частном случае $ \alpha $ = Const), то такой режим управления замкнутой САУ называется режимом пропорционального управления (П-управление).


Если УПУ выполняет формирование выходного сигнала ε1(t), пропорционального ошибке ε(t) и интегралу от ε(t), т.е. $\int_{0}^{t} \varepsilon(t) dt $, то такой режим управления называется пропорционально-интегрирующим (ПИ-управление). ==> $\varepsilon_1(t)=\alpha \cdot \varepsilon(t) + b \cdot \int_{0}^{t} \varepsilon(t) dt$, где b – коэффициент пропорциональности (в частном случае b = Const).


Обычно ПИ-управление используется для повышения точности управления (регулирования).


Если УПУ формирует выходной сигнал ε1(t), пропорциональный ошибке ε(t) и ее производной, то такой режим называется пропорционально-дифференцирующим (ПД-управление): ==> $\varepsilon_1(t)=\alpha \cdot \varepsilon(t) + c \cdot \frac{d \varepsilon(t) }{dt} $


Обычно использование ПД-управления повышает быстродействие САУ


Если УПУ формирует выходной сигнал ε1(t), пропорциональный ошибке ε(t), ее производной, и интегралу от ошибки ==> $\varepsilon_1(t)=\alpha \cdot \varepsilon(t) + b \cdot \int_{0}^{t} \varepsilon(t) + c \cdot \frac{d \varepsilon(t) }{dt} $, то такой режим называетсято такой режим управления называется пропорционально-интегрально-дифференцирующим режимом управления (ПИД-управление).


ПИД-управление позволяет зачастую обеспечить “хорошую” точность управления при “хорошем” быстродействии


1.4. Классификация систем автоматического управления


1.4.1. Классификация по виду математического описания


По виду математического описания (уравнений динамики и статики) системы автоматического управления (САУ) подразделяются на линейные и нелинейные системы (САУ или САР).


Каждый “подкласс” (линейных и нелинейных) подразделяется на еще ряд “подклассов”. Например, линейные САУ (САР) имеют различия по виду математического описания.
Поскольку в этом семестре будут рассматриваться динамические свойства только линейных систем автоматического управления (регулирования), то ниже приведем классификацию по виду математического описания для линейных САУ (САР):


1) Линейные системы автоматического управления, описываемые в переменных «вход-выход» обыкновенными дифференциальными уравнениями (ОДУ) с постоянными коэффициентами:

$a_n \cdot y^{(n)} (t)+ a_{n-1} \cdot y^{(n-1)}(t)+ ...+a_1 \cdot y'(t) + a_0 \cdot y(t) =$

$=b_m \cdot x^{(m)}(t) +b_{m-1} \cdot x^{(m-1)}(t)+ ...+b_1\cdot x'(t) + b_0 \cdot x(t); (1.4.1)$


где x(t) – входное воздействие; y(t) – выходное воздействие (регулируемая величина).

Если использовать операторную («компактную») форму записи линейного ОДУ, то уравнение (1.4.1) можно представить в следующем виде:

$L(p)\cdot y(t)=N(p)\cdot x(t), (1.4.2)$

где, p = d/dt — оператор дифференцирования; L(p), N(p) — соответствующие линейные дифференциальные операторы, которые равны:

$L(p) = a_n \cdot p^n + a_{n-1} \cdot p^{n-1}+...+a_1 \cdot p+ a_0; a_i (1.4.2.a)$

$N(p) = b_n \cdot p^n + b_{n-1} \cdot p^{n-1}+...+b_1 \cdot p+ b_0; b_i (1.4.2.б)$


2) Линейные системы автоматического управления, описываемые линейными обыкновенными дифференциальными уравнениями (ОДУ) с переменными (во времени) коэффициентами:

$a_n(t) \cdot y^{(n)} (t)+ a_{n-1}(t) \cdot y^{(n-1)}(t)+ ...+a_1(t) \cdot y'(t) + a_0(t) \cdot y(t) =$

$=b_m(t) \cdot x^{(m)}(t) +b_{m-1}(t) \cdot x^{(m-1)}(t)+ ...+b_1(t)\cdot x'(t) + b_0(t) \cdot x(t); (1.4.3)$


В общем случае такие системы можно отнести и к классу нелинейных САУ (САР).


3) Линейные системы автоматического управления, описываемые линейными разностными уравнениями:

$y((k+1)\cdot \Delta t) = f(y(k \cdot \Delta t)), y((k-1)\cdot \Delta t)...$

$...x((k+1) \cdot \Delta t), x(k \cdot \Delta t), x((k-1) \cdot \Delta t)...), (1.4.4)$

где f(…) – линейная функция аргументов; k = 1, 2, 3… — целые числа; Δt – интервал квантования (интервал дискретизации).

Уравнение (1.4.4) можно представить в «компактной» форме записи:

$y^{[k+1]} = f(y^{[k]},y^{[k-1]},y^{[k-2]},...x^{[k+1]},x^{[k]},x^{[k-1]},x^{[k-2]}...). (1.4.5)$


Обычно такое описание линейных САУ (САР) используется в цифровых системах управления (с использованием ЭВМ).


4) Линейные системы автоматического управления с запаздыванием:

$L(p)\cdot y(t)=N(p)\cdot x(t-\tau), (1.4.6)$


где L(p), N(p) — линейные дифференциальные операторы; τ — время запаздывания или постоянная запаздывания.

Если операторы L(p) и N(p) вырождаются (L(p) = 1; N(p) = 1), то уравнение (1.4.6) соответствует математическому описанию динамики звена идеального запаздывания:

$y(t) = x(t-\tau );$

а графическая иллюстрация его свойств привдена на рис. 1.4.1


Рис. 1.4.1 — Графики входа и выхода звена идеального запаздывания

5) Линейные системы автоматического управления, описываемые линейными дифференциальными уравнения в частных производных. Нередко такие САУ называют распределенными системами управления. ==> «Абстрактный» пример такого описания:

$\frac{\partial y(x,t)}{\partial t} + a \cdot \frac{\partial y(x,t)}{\partial x} + b \cdot \frac{\partial^2y(x,t)}{\partial x^2} = Q(x,t) - P(x,t); (1.4.7)$


Система уравнений (1.4.7) описывает динамику линейно распределенной САУ, т.е. регулируемая величина зависит не только от времени, но и от одной пространственной координаты.
Если система управления представляет собой «пространственный» объект, то ==>

$\frac{\partial y(t,\vec{r})}{\partial y}+ a \cdot \frac {\partial y(t,\vec{r})}{\partial \vec{r}} +b \cdot \frac {\partial^2 y(t,\vec{r})}{\partial \vec{r}^2} = Q(t,\vec{r}) -P(t,\vec{r}), (1.4.8)$


где $y(t,\vec{r})$ зависит от времени и пространственных координат, определяемых радиусом-вектором $\vec{r}$

6) САУ, описываемые системами ОДУ, или системами разностных уравнений, или системами уравнений в частных производных ==> и так далее…


Аналогичную классификацию можно предложить и для нелинейных САУ (САР)…


Для линейных систем выполеняются следующие требования:



  • линейность статической характеристики САУ;
  • линейность уравнения динамики, т.е. переменные в уравнение динамики входят только в линейной комбинации.

Статической характеристикой называется зависимость выхода от величины входного воздействия в установившемся режиме (когда все переходные процессы затухли).


Для систем, описываемых линейными обыкновенными дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентами статическая характеристика получается из уравнения динамики (1.4.1) приравниванием нулю всех нестационарных членов ==>

$\begin {eqnarray} L(p)y(t) \to a_0 \cdot y(0) \\ N(p) x(t) \to b_0 \cdot x(0) \end {eqnarray} \} \Rightarrow a_0 \cdot y(0) = b_0 \cdot x(0) \Rightarrow y = k \cdot х, (k = \frac{b_0}{a_0});$


На рис.1.4.2 представлены примеры линейной и нелинейных статических характеристик систем автоматического управления (регулирования).



Рис. 1.4.2 — Примеры статических ленейных и нелинейных харктеристик

Нелинейность членов, содержащих производные по времени в уравнениях динамики, может возникнуть при использовании нелинейных математических операций (*, /, $\uparrow ^n$, $\sqrt[n]{}$, sin, ln и т.д.). Например, рассматривая уравнение динамики некоторой «абстрактной» САУ

$a \cdot y''(t)+b \cdot y'(t) \cdot y(t) +c \cdot[y'(t)]^2 + d \cdot y(t) = k \cdot x(t),$


отметим, что в этом уравнении при линейной статической характеристики $(y = \frac{k}{d} \cdot x)$ второе и третье слагаемые (динамические члены) в левой части уравнения — нелинейные, поэтому САУ, описываемая подобным уравнением, является нелинейной в динамическом плане.


1.4.2. Классификация по характеру передаваемых сигналов


По характеру передаваемых сигналов системы автоматического управления (или регулирования) подразделяются:

  • непрерывные системы (системы непрерывного действия);
  • релейные системы (системы релейного действия);
  • системы дискретного действия (импульсные и цифровые).

Системой непрерывного действия называется такая САУ, в каждом из звеньев которой непрерывному изменению входного сигнала во времени соответствует непрерывное изменение выходного сигнала, при этом закон изменения выходного сигнала может быть произвольным. Чтобы САУ была непрерывной, необходимо, чтобы статические характеристики всех звеньев были непрерывными.


Рис. 1.4.3 — Пример непрерывной системы

Системой релейного действия называется САУ, в которой хотя бы в одном звене при непрерывном изменении входной величины выходная величина в некоторые моменты процесса управления меняется “скачком” в зависимости от величины входного сигнала. Статическая характеристика такого звена имеет точки разрыва или излома с разрывом.



Рис. 1.4.4 — Примеры релейных статических характеристик

Системой дискретного действия называется система, в которой хотя бы в одном звене при непрерывном изменении входной величины выходная величина имеет вид отдельных импульсов, появляющиеся через некоторый промежуток времени.


Звено, преобразующее непрерывный сигнал в дискретный сигнал, называется импульсным. Подобный вид передаваемых сигналов имеет место в САУ с ЭВМ или контроллером.


Наиболее часто реализуются следующие методы (алгоритмы) преобразования непрерывного входного сигнала в импульсный выходной сигнал:

  • амплитудно-импульсная модуляция (АИМ);
  • широтно-импульсная модуляция (ШИМ).

На рис. 1.4.5 представлена графическая иллюстрация алгоритма амплитудно-импульсной модуляции (АИМ). В верхней части рис. представлена временная зависимость x(t) — сигнала на входе в импульсное звено. Выходной сигнал импульсного блока (звена) y(t) – последовательность прямоугольных импульсов, появляющихся с постоянным периодом квантования Δt (см. нижнюю часть рис.). Длительность импульсов – одинакова и равна Δ. Амплитуда импульса на выходе блока пропорциональна соответствующей величине непрерывного сигнала x(t) на входе данного блока.



Рис. 1.4.5 — Реализация амплитудно-импульсной модуляции

Данный метод импульсной модуляции был весьма распространен в электронно-измерительной аппаратуре систем управления и защиты (СУЗ) ядерных энергетических установок (ЯЭУ) в 70-х…80-х годах прошлого столетия.


На рис. 1.4.6 представлена графическая иллюстрация алгоритма широтно-импульсной модуляции (ШИМ). В верхней части рис. 1.14 представлена временная зависимость x(t) – сигнала на входе в импульсное звено. Выходной сигнал импульсного блока (звена) y(t) – последовательность прямоугольных импульсов, появляющихся с постоянным периодом квантования Δt (см. нижнюю часть рис. 1.14). Амплитуда всех импульсов – одинакова. Длительность импульса Δt на выходе блока пропорциональна соответствующей величине непрерывного сигнала x(t) на входе импульсного блока.



Рис. 1.4.6 — Реализация широтно-импульсной модуляции

Данный метод импульсной модуляции в настоящее время является наиболее распространенным в электронно-измерительной аппаратуре систем управления и защиты (СУЗ) ядерных энергетических установок (ЯЭУ) и САУ других технических систем.


Завершая данный подраздел, необходимо заметить, что если характерные постоянные времени в других звеньях САУ (САР) существенно больше Δt (на порядки), то импульсная система может считаться непрерывной системой автоматического управления (при использовании как АИМ, так и ШИМ).


1.4.3. Классификация по характеру управления


По характеру процессов управления системы автоматического управления подразделяются на следующие типы:

  • детерминированные САУ, в которых входному сигналу однозначно может быть поставлен в соответствие выходной сигнал (и наоборот);
  • стохастические САУ (статистические, вероятностные), в которых на данный входной сигнал САУ “отвечает” случайным (стохастическим) выходным сигналом.

Выходной стохастический сигнал характеризуется:

  • законом распределения;
  • математическим ожиданием (средним значением);
  • дисперсией (среднеквадратичным отклонением).

Стохастичность характера процесса управления обычно наблюдается в существенно нелинейных САР как с точки зрения статической характеристики, так и с точки зрения (даже в большей степени) нелинейности динамических членов в уравнениях динамики.



Рис. 1.4.7 — Распределение выходной величины стохастической САУ

Кроме приведенных основных видов классификации систем управления, существуют и другие классификации. Например, классификация может проводиться по методу управления и основываться на взаимодействии с внешней средой и возможности адаптации САУ к изменению параметров окружающей среды. Системы делятся на два больших класса:


1) Обыкновенные (несамонастраивающиеся) СУ без адаптации; эти системы относятся к разряду простых, не изменяющих свою структуру в процессе управления. Они наиболее разработаны и широко применяются. Обыкновенные СУ подразделяются на три подкласса: разомкнутые, замкнутые и комбинированные системы управления.


2) Самонастраивающиеся (адаптивные) СУ. В этих системах при изменении внешних условий или характеристик объекта регулирования происходит автоматическое (заранее не заданное) изменение параметров управляющего устройства за счет изменения коэффициентов СУ, структуры СУ или даже введения новых элементов.


Другой пример классификации: по иерархическому признаку (одноуровневые, двухуровневые, многоуровневые).


Продолжение здесь: Математическое описание систем автоматического управления.

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

Продолжить публикацию лекций по УТС?

  • 88,6%Да140
  • 7,6%Нет12
  • 3,8%Не знаю6
AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Подробнее
Реклама

Комментарии 97

    0

    ТАУ … начало :)
    А зачем в рис. 1.2.3 усилитель после сумматора стоит? ведь на его выходе уже ошибка, которая подается на вход регулятора?

      0
      похоже это схема модели реального устройства отклонение всегда нужно преобразовать (усилить) типа пересчитать отклонения в импульсы для задвижки, или там коромысло как в регуляторе ватта
        +1
        отклонение всегда нужно преобразовать (усилить)

        Так регулятор и усилит. Зачем еще один усилитель перед ним?

          0

          Если брать абстрактный регулятор — то да. А если под регулятором понимать конкретную "железку" без возможности настройки и тем более программирования — то как вы собрались хотя бы уровни сигналов согласовывать без настраиваемого преобразователя?

            +1
            как вы собрались хотя бы уровни сигналов согласовывать без настраиваемого преобразователя?

            А что, сейчас на рис 123 такой согласователь есть? Собсно глядя на него что вижу:
            1) с одной стороны на сумматор приходит информация с датчика [размерность — огурцы];
            2) с другой стороны на сумматор приходит заданное значение [размерность — помидоры];
            3) далее разница помидоров с огурцами поступают на вход усилителя… который либо чудным образом результат приводит к одной размерности (что не возможно) либо просто усиливает непонятно что, непонятно зачем.

              0

              Во-первых, там написано не "усилитель", а "усилительно-преобразующее устройство", то есть там может стоять что угодно, просто усилитель стоит чаще.


              Во-вторых, заданное значение ("уставка") обязано быть той же размерности, что и значение, измеряемое датчиком, это же очевидно. Не понимаю как вообще можно рассматривать вариант с разностью огурцов с помидорами.

                +1
                Во-первых, там написано не "усилитель", а "усилительно-преобразующее устройство", то есть там может стоять что угодно, просто усилитель стоит чаще.

                и зачем он нужен? что мешает усилитель вкорячить в регулятор?


                Во-вторых, заданное значение ("уставка") обязано быть той же размерности, что и значение, измеряемое датчиком, это же очевидно.

                эм, тогда о согласовании каких уровней идет речь?

                  0
                  что мешает усилитель вкорячить в регулятор?

                  Тот факт, что это физически два разных устройства.

                    0
                    Тот факт, что это физически два разных устройства.

                    и? на том же рисунке 123 вполне себе объединены: "регулятор (исполнительное устройство)".

                      0

                      Исполнительный механизм — это одно устройство. Усилитель-преобразователь — другое.


                      Вы, конечно, можете объединить их в одно — но тогда ваше решение может оказаться физически нереализуемым.

                        –1
                        Исполнительный механизм — это одно устройство. Усилитель-преобразователь — другое.

                        а "регулятор (исполнительное устройство)" — третье… два в одном? и:


                        может оказаться физически нереализуемым.

                        Короче говоря для изложения сути усилитель перед регулятором лишний.

                          –1

                          А регулятор — альтернативное название для исполнительного устройства.


                          Короче говоря для изложения сути усилитель перед регулятором лишний.

                          Не вижу такой "сути".

                            0

                            Почему регулятор вдруг оказался исполнительным устройством? А если они разные?


                            Вообще вся эта терминология условна и большого значения для ТАУ не имеет. В каждом конкретном инженерном случае и так понятно, кто что делает.

                              0

                              Потому что так на картинке написано :-)


                              К сожалению, я терминологию ТАУ уже не помню, и не могу сказать кто тут не прав. Хотя лично я бы регулятором назвал усилитель, но читать пост мне это не мешает.

      +2
      А не опасно читать такие лекции, если уже на КДПВ в названии лекции в трех словах две ошибки?
        –4
        это же черновик для этого здесь и выкладываем, что бы потыкали носом!
        +1
        Культурно так рассказано. Если убрать кучу формулок, то ничем не отличается от прочитанного в институте 30 лет назад. Нам в свое время все это объясняли на пальцах, графиках и мелом на доске :).
        В тексте 1 раз применили понятие «обратная связь» — обычно такие темы пестрят этим понятием.
          +1

          У нас в универе на первой лекции по ТАУ была забавная ситуация:


          • … где В — оператор дифференцирования. Вы же проходили операторные методы?
          • Нет
            <тишина>
          • Ну и ладно, (продолжает читать лекцию как ни в чем не бывало)

          А вот на пятом курсе я таки узнал, что вся эта ТАУ может быть полезна не только в наливании воды в бачках, но и более интересных задачах, но было уже поздно.

            0
            операторную форму нужно объяснить?
              0

              Студентам первого курса — да. Понятное дело, что нам так никто и не объяснял, но мы поняли, что к чему и даже было удобно (не считая идиотизма решать аналитически устойчивость системы "на листочке"). Вообще нас вроде бы учили ТАУ хорошо, но я почему-то не благодарен за то, как это делали.

                +1
                Студентам первого курса — да.

                Первому курсу ТАУ как то рановато, т.к. ездит оно на дифурах и ТФКП, которые первые полтора курса только изучаются.

                0

                Для института, наверное не надо, а для статьи для хабра — нужно. Тут слишком разный народ.


                И кмк в статье слишком мало практических примеров. Ну вот, например, в части про ПД, ПИ и ПИД регулирование помимо формул и определения неплохо-бы пример процесса где каждый тип используется и почему, так человеку "не в теме" будет гораздо понятнее.

                0

                Это лучше чем противоположный вариант, который у нас был на физике:


                Ну, dr/ds=(dr/dt)/(ds/dt), мы тут числитель и знаменатель как бы поделили на dt. На самом деле так делать нельзя, вам потом на матане объяснять что тут на самом деле происходит, но пока представим что так делать можно и мы просто поделили на dt. И так, мы поделили числитель и знаменатель на dt, что вообще-то делать нельзя, но пока считаем что можно… (и всё это скороговоркой)
                  0
                  Так делать можно, и даже производными старших степеней тоже можно манипулировать алгебраически. Тут об этом хорошо написано.
                0
                тут же основные понятия потом эти формулы начнуть преобразовывать
                +1
                ТАУ… три полных семестра за спиной, два курсовика.
                Но прошло уже 15 лет, прочитал как будто заново
                  +13
                  после которых ваша жизнь уже никогда не будет прежней.

                  Мдя… так себе идея начинать серьезную статью на заезженную тему с таких заявлений.


                  Все что ниже написано с позиции дилетанта, который ТУ никогда не применял и слышал краем уха о ней в университете.


                  Чего мне всегда не хватает в таких материалах так это конкретики. Лекции «по ГОСТу», аббревиатуры, определения, куча общих заявлений. Посмотрите на раздел 1.1 с точки зрения новичка, вы увидите там просто набор букв и воды.


                  Например (я куда-то разогнался и получился набросок для программы курса)


                  • Представьте, что мы хотим равно кого крутить антенной радара. Антена большая, на неё дует ветер. Нужно регулировать напряжение на электродвигателе чтобы компенсировать влияние ветра. Аналогичные задачи возникают — реактор АЭС, высота полёта, положение детали и ещё штук 20 примеров из самых разных областей. Главное чтобы было понятно где это применяется и что нужно постоянно эти задачи решать при разработке новых продуктов.
                  • Прежде чем чем-то управлять это нужно описать, а описывается оно дифурами. Примеры и упражнения на составление дифур по описанию.
                  • А ещё дифуры можно решать. Вот так — просто методы, как в школе давали квадратные уравнения.
                  • Вернёмся к антенне с двигателем, вот модель двигателя, вот модель помех, вот такой будет регулятор. Почему так — потому что я сказал, что так надо. Любопытным — продвинутый учебник в зубы.
                  • Чтобы решить дифуры для антенны радара нам нужно преобразование Лапласа. Опять же, как в школе с квадратными уравнениями. Тупо формулы вида «делай так и будет счастье (чаще всего)»
                  • А ещё бывает станок с резцом. Давайте его посчитаем.
                  • А ещё бывает система для удерживания высоты полёта (автопилот?) Давайте и ее посчитаем.
                  • А ещё… чем больше примеров и расчётов тем лучше. Как в школе, где квадратные уравнения решают с 5го по 10й класс.
                  • Теперь вы умеете считать несложные, но вполне реальные системы и пора разбираться в нюансах. Наверное вы заметили, что примеры друг на друга похожи как две капли воды. В общем виде это называется САУ, тут у нас «объект управления», тут «регулятор», а тут «обратная связь».
                  • Есть проблема устойчивости и даже простейший паровой котёл с регулятором Уатта имеет проблемы.
                  • В наших регуляторах 3 компонента (ПИД) не просто так.
                  • Дифуры бывают разные и не всегда так просто решаются. Но можно (и нужно) их решать численно. Вот matlab/octave и вперёд.
                  • А ещё можно делать более сложные регуляторы и адаптивные системы.
                  • и т.д.

                  То есть идея в том, что нужно от практики к теории. Сначала посчитали «настоящую» антенну, а затем уже начала называть это САУ. Сначала подставляем значения в формулы, а затем выясняем, что ПИД и 3 компоненты там не просто так. Сначала решаем тонну примеров под копирку, а затем выясняем что это страшные дифуры и что бывают нюансы.


                  Аналогия с квадратными уравнениями — сначала 5 лет решаем, подставляя значения в формулу. А затем узнаём о том почему детерминант вычисляется так, почему нельзя этот подход расширить до уравнений произвольного порядка, о теории Галуа и о методах решения уравнений произвольного порядка.

                    +1
                    Ещё более простая аналогия — сначала мы учимся говорить, читать и писать, и только потом уже узнаём о правилах орфографии, пунктуации и пр.
                      +4

                      Все так. Начинать с классификации — дело довольно бессмысленное. Ну какие к черту нелинейные системы на вводном курсе, если, скажем, даже классические Титце и Шенк (для более продвинутой аудитории) пишут про "лучший способ регулировать нелинейную систему — свести ее к линейной".


                      Вообще этой довольно бесполезной классификацией всего чего можно на первой же странице грешило очень много советских технических курсов. Почему это живо до сих пор — загадка природы.

                        +1

                        Полностью согласен про классификацию!


                        Я знаю у Титце и Шенк только книгу по полупроводниковой схемотехнике. Там наверняка есть разделы об АЧХ, операторных методах и всё такое, но вряд ли её стоит рассматривать как книгу по ТАУ. Или есть ещё какая-то книга, о которой я не знаю?

                          0

                          Она самая, там ближе к концу есть глава про аналоговые ПИД-контроллеры. Так сложилось, что среди коллег с нее очень много кто начинал.

                            0

                            Хм. Я не в курсе, а аналоговыми регуляторами на операционниках и емкостях ещё пользуются? Не в смысле поддержки изделий, а в смысле новых разработок? Казалось, сейчас везде новорят воткнуть микроконтроллер, который считает регуляторы и параллельно ещё всякое полезное делает.

                              0

                              На стыке RnD и академии — более чем.
                              Бонусом идет то, что в этой среде много студентов, а аналоговый ПИД прекрасен для понимания нюансов обратной связи.

                                0

                                Чудеса. Я бы ещё понял на массовом производстве для удешевления, в схемотехнике, электронике и т.п. Но RnD с академкой это же опытные штучные образцы? Там-то, казалось бы, интреснее поставить микруху, и гибче, и больше возможностей для прототипирования. Какие причины делать аналоговые регуляторы на схемотехнике?

                                  0
                                  Аналог шустрее и даёт меньше погрешностей, конечно если это калиброванные образцы, которые не гуляют при данных условиях использования.
                                    0

                                    Хм. Спасибо, интересно, приму к сведению.

                                    0

                                    Конкретно у нас из технических требований — шумы и полоса пропускания. В них вписываются только хорошие АЦП + ПЛИС + ЦАП, а это недешево. Хотя сейчас понемногу пробуем на них переходить где возможно.


                                    Из организационных — сложности с разработкой/поддержкой кода. В академических кругах с программированием вообще все непросто, там требования к сотрудникам другие. Зато с рассыпной электроникой все более-менее на "ты".

                                      0

                                      Ну раз на раз. Я из академических кругов, но у меня одинаково плохо и с тем, и с тем. :)
                                      А какие именно регуляторы вы делаете на схемотехнике? ПИДы? Что-то более сложное?

                                        0

                                        Это скорее в среднем по больнице, каждый силен в чем-то своем ;)
                                        У нас максимум ПИ2Д + обвеска из фильтров и lead-lag компенсаторов где нужно.

                        0
                        Аналогия с квадратными уравнениями — сначала 5 лет решаем, подставляя значения в формулу. А затем узнаём о том почему детерминант вычисляется так

                        Да ладно, это где так учат-то? Неужели специальная методика, чтобы желание заниматься математикой отбить?


                        Нет ничего хуже чем непонятно откуда свалившаяся формула.

                          +3

                          Мне, например, не помню, чтобы формулу квадратных корней выводили в школе. Мб прогулял тот урок, конечно. А вы знаете, как формула выводится?

                            0

                            Разумеется. Просто преобразуем уравнение к виду (ax + b/2)2 = ..., далее извлекаем из обоих частей квадратный корень и немного упрощаем. Формула готова.

                            0
                            Да ладно, это где так учат-то? Неужели специальная методика, чтобы желание заниматься математикой отбить?

                            Квадратные уравнения появляются в 8 классе (кажется) и остаются с нами до 11. Если повезет, то в универе, на факультативе будет рассказано о теории Галуа и о том, что на уравнении 4ой степени халява заканчивается и дальше только численные методы и приближенные вычисления.

                            Нет ничего хуже чем непонятно откуда свалившаяся формула.

                            Не согласен, непонятно откуда взявшиеся формулы нас окружают везде и с ними всем комфортно. 1 + 1 = 2 это сложная формула, чтобы ее объяснить нужно привлекать теорию множеств. И так везде — чему-то верим на слово и только потому разбираемся, почему верить можно. Докопаться до основ это похвально, но начинать с основ это убийство процесса обучения потому что эти основы слишком глубоки.
                              0

                              8 класс?! Но зачем так затягивать-то?


                              И причём тут вообще теория Галуа? Для решения квадратного уравнения она не требуется.

                                0
                                на уравнении 4ой степени халява заканчивается и дальше только численные методы и приближенные вычисления
                                Необязательно численно и приближенно — ограничение лишь касается выражения произвольного корня в радикалах. В частности, корни многочленов Чебышёва вполне себе выражаются аналитически. Корни многочлена можно рассматривать как самостоятельные математические объекты, не вычисляя их численно — также, как и другие константы типа «пи», «log(2)» и пр.
                                0
                                Ну в физике вводят s=at^2/2+vt задолго до интегрирования.
                                  0

                                  Ага, вычисляя площадь трапеции.

                                0

                                Мне в универе ТАУ примерно так и давали)

                                  0
                                  Ну это введение вобще то с основными понятиями. А если сюда добвить модельку груза на пружинке и поуправлять его положение будет это? И на нем показать где усилитель, где сравнивайтесь, и способы управления П ПИ ПИД? так будет более наглядно?
                                    +6
                                    Дело не в грузике. Этот текст написан человеком, который хорошо ТАУ знает и хорош для человека, который хорошо ТАУ знает. Он его прочитает и такой «ну да, все помню, все логично, все на своих местах, структура знаний в моей голове соответствует написанному».

                                    А человек, который ТАУ не знает ничего не поймет, у него в голове еще никакой структуры нет. Вы пишите «Цели, принципы управления, виды систем управления, основные определения, примеры». Но если вы хотите объяснить новую тему, то нужно делать ровно наоборот. Начать с примеров, показать из чего эти примеры состоят (дать основные определения), рассказать что вообще бывает (виды систем управления) и осветить принципы, по которыми разные системы управления строятся. И так во всем.

                                    Представьте, что вы идете по улице, вас останавливает симпатичная девушка и спрашивает — «Привет, у тебя на футболке написано ТАУ — Rulezzzz! А что такое ТАУ» Начнете ли вы ваш ответ с фразы «Чтобы ответить на этот вопрос давай для начала разберемся с Целями, принципами управления, видами систем управления, основными определениями и рассмотрим пару примеров». Думаю нет, думаю вы скажете что-то вроде «ТАУ это наука о том, как заставить машины делать то, что нам нужно. Например круиз контроль в автомобиле это пример того, что я делаю. Для тебя это пара кнопок на руле, но на самом деле это нетривиальная задача. На машину дует ветер, меняется наклон дороги и система должна как-то об этом узнавать и менять обороты двигателя и передачу.»

                                    Это универсальный принцип — начинаем с чего-то, что читатель может ассоциировать с своим опытом и из этой точки дополняем опыт читателя новыми знаниями.
                                      +2

                                      Господи почему в универе нет таких преподавателей!!! Я когда учился все были как автор поста, поэтому уже на первой лекции было не понятно

                                    +1

                                    Вам попадался курс или книга по ТАУ, построенные по похожему принципу? Вот с радостью бы приобрел, если честно

                                      0
                                      мы ее как раз и готовим к печати сейчас для отладки выкладывает здесь получая критикой по мордасам для улучшения материала
                                    +4

                                    Вообще хорошая книга (не хужожественная) начинается с оглавления. Тогда сразу понятно, о чем вообще автор собирается говорить, с какой степенью глубины, и что из упомянутого в введении будет потом рассказано, а что можно пропустить. Без оглавления ориентироваться в курсе сложно.


                                    Я не буду, наверное, комментировать структуру и подачу материала — лектор так видит, и ему виднее. Хочет с первого же знакомства разделять САУ и САР, объяснять ШИМ и говорить про ЭВМ — его воля. Но есть пара более конкретных моментов.


                                    В разделе про системы с переменными параметрами написано


                                    В общем случае такие системы можно отнести и к классу нелинейных САУ (САР).

                                    Как это понимать? Это линейные системы, и к классу нелинейных они относятся только в том смысле, что линейность может рассматриваться как частный (вырожденный) случай нелинености. Но это тогда про все линейные говорить надо.


                                    Далее, про стохастику.


                                    Стохастичность характера процесса управления обычно наблюдается в существенно нелинейных САР как с точки зрения статической характеристики, так и с точки зрения (даже в большей степени) нелинейности динамических членов в уравнениях динамики.

                                    Это крайне сомнительное утверждение. Во-первых, нелинейность динамики не отменяет детерминированность. Во-вторых, большинство результатов, полученных с применением стохастических методов, которые увидят студенты, касаются именно линейных систем — фильтр Калмана, управление с минимизацией дисперсии, идентификация, вот это всё.


                                    Классификация по принципу адаптивности тоже очень сомнительная. Когда вы говорите про несамонастраивающиеся системы, то упоминаете только структуру. А когда про самонастраивающиеся — то уже подключаются коэффициенты. Про адаптивность есть хороший вопрос к размышлению — является ли ПИ регулятор адаптивным?

                                      0
                                      1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ
                                      1.1. Цели, принципы управления, виды систем управления, основные определения, примеры
                                      1.2. Структура систем управления: простые и многомерные системы
                                      1.3. Основные законы управления
                                      1.4. Классификация систем автоматического управления
                                      1.4.1. Классификация по виду математического описания
                                      1.4.2. Классификация по характеру передаваемых сигналов
                                      1.4.3. Классификация по характеру управления

                                      2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ (РЕГУЛИРОВАНИЯ)
                                      2.1. Получение уравнений динамики системы. Статическая характеристика. Уравнение динамики САУ (САР) в отклонениях
                                      2.2. Линеаризация уравнений динамики САУ (САР)
                                      2.3. Классический способ решения уравнений динамики
                                      2.4 Основные виды входных воздействий
                                      2.4.1. Единичное ступенчатое воздействие
                                      2.4.2. Единичное импульсное воздействие: δ — функция Дирака
                                      2.4.3. Единичное гармоническое воздействие
                                      2.4.4. Линейное воздействие
                                      2.5. Основные положения и свойства интегральных преобразований Лапласа
                                      2.5.1. Использование преобразования Лапласа для операции дифференцирования
                                      2.5.2. Использование преобразования Лапласа для операции интегрирования
                                      2.6. Основные свойства преобразований Лапласа
                                      2.6.1. Свойство линейности
                                      2.6.2. Свойство подобия (свойство изменения масштаба)
                                      2.6.3. Свойство запаздывания (теорема запаздывания)
                                      2.6.4. Свойство смещения в комплексной плоскости
                                      2.6.5. Первая предельная теорема
                                      2.6.6. Вторая предельная теорема
                                      2.7. Способы нахождения обратных преобразований Лапласа
                                      2.8 Некоторые способы нахождения оригинала по известному изображению
                                      2.9. Использование обратных преобразований Лапласа для решения уравнений динамики САР (звена).
                                      2.10. Весовая и переходная функции звена (системы).
                                      2.11. Определение переходного процесса в системе (САР) (звене) через весовую и переходную функции.
                                      2.12. Mетод переменных состояния.
                                      2.13. Переход от описания переменных «вход-выход» к переменным состояния и обратно
                                      2.13.1. Правая часть содержит только b0*u(t)
                                      2.13.2. Правая часть общего вида
                                      2.13.3. Обратная задача

                                      3. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВЕНЬЕВ И СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ (РЕГУЛИРОВАНИЯ)
                                      3.1. Амплитудно-фазовая частотная характеристика: годограф АФЧХ, ЛАХ, ФЧХ
                                      3.2. Типовые звенья систем автоматического управления (регулирования). Классификация типовых звеньев. Простейшие типовые звенья.
                                      3.2.2. Идеальное дифференцирующее звено
                                      3.2.3. Идеальное интегрирующее звено
                                      3.3. Апериодическое звено 1–го порядка (инерционное звено)
                                      3.4. Апериодическое звено 2−го порядка
                                      3.5. Колебательное звено
                                      3.6 Инерционно-дифференцирующее звено
                                      3.7 Форсирующее звено (идеальное звено с введением производной)
                                      3.8 Инерционно-интегрирующее звено (интегрирующее звено с замедлением)
                                      3.9 Изодромное звено (изодром)
                                      3.10 Минимально-фазовые и не минимально-фазовые звенья
                                      3.11 Математическая модель кинетики нейтронов в «точечном» реакторе «нулевой» мощности. Вывод передаточной функции, переходной и весовой функций.
                                      3.12. АФЧХ кинетики точечного реактора нулевой мощности

                                      4. СТРУКТУРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
                                      4.1. Замена цепи из последовательно параллельно соединенных звеньев
                                      4.2 Цепь с местной обратной связью
                                      4.3. Перенос места обратной связи “вперед” или “назад”
                                      4.4. Перенос точек суммирования “вперед” или “назад”
                                      4.5. Перенос точек ветвления сигнала “вперед” или “назад”

                                      5. ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ФУНКЦИИ И УРАВНЕНИЯ ДИНАМИКИ ЗАМКНУТЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ (САР)
                                      5.1. Главная передаточная функция. Передаточные функции по возмущающему воздействию и для ошибки (рассогласования)
                                      5.2. Уравнения динамики замкнутой САР.
                                      5.3. Частотные характеристики замкнутой САР.
                                      6. Устойчивость линейных и линеаризованных систем автоматического регулирования (управления).
                                      6.1. Понятие об устойчивости САР. Теоремы Ляпунова.
                                      6.2. Необходимые условия устойчивости линейных и линеаризованных САР.
                                      6.3. Алгебраический критерий устойчивости Гурвица.
                                      6.4. Частотный критерий устойчивости Михайлова.
                                      6.5. Частотный критерий Найквиста.
                                      6.5.1 Критерий Найквиста для замкнутых САР, устойчивых в разомкнутом состоянии.
                                      6.5.2. Критерий Найквиста для замкнутых САР, неустойчивых в разомкнутом состоянии.
                                      6.5.3. Критерий устойчивости Найквиста для замкнутых САР, нейтральных в разомкнутом состоянии.
                                      6.5.4 Критерий устойчивости Найквиста для САР, имеющих 2 чисто мнимых полюса в разомкнутом состоянии.
                                      6.5.5 Понятие о запасах устойчивости по амплитуде и фазе.
                                      6.6 Понятие об областях устойчивости
                                      6.7 Д-разбиение плоскости по одному (комплексному параметру)
                                      6.8 Метод Д-разбиений на плоскости 2-х действительных параметров

                                      Раздел 7. Точность систем автоматического регулирования
                                      7.1 Общие понятия о точности процесса управления.
                                      7.2 Точность при постоянном задающем воздействии. Постоянные ошибки.
                                      7.3 Точность при линейном воздействии. Скоростные ошибки.
                                      7.4 Точность по возмущающему воздействию
                                      7.4.1 Ступенчатое возмущающее воздействие
                                      7.4.2 Линейное возмущающее воздействие
                                      7.5 Установившаяся ошибка при медленно изменяющемся произвольном воздействии (коэффициенты ошибок).

                                      Раздел 8. Качество переходного процесса
                                      8.1 Требования качества управления и основные характеристики переходного процесса.
                                      8.2 Интегральные оценки качества переходного процесса.
                                      8.3 Связь переходного процесса с частотными характеристиками замкнутой САР.
                                      8.4 Определение величины перерегулирования при ступенчатом виде
                                      8.5 Обобщающее соотношение по связи частотных свойств замкнуто САР с переходным процессом (без вывода)
                                      8.6 Метод Корневого годографа (Метод Эванса)
                                      8.7 Корневые методы оценки качества переходного процесса.

                                      9 Синтез и коррекция САР.
                                      9.1 Понятия о синтезе и коррекции САР.
                                      9.2 Введение дополнительных обратных связей.
                                      9.2.1 Жесткая обратная связь.
                                      9.2.2 Гибкая обратная связь.
                                      9.2.3 Смешанные обратные связи.
                                      9.3 Введение производных в закон управления.
                                      9.4 Введение интеграла в закон управления.
                                      9.5 Понятия о синтезе последовательных корректирующих устройств.

                                      10. Особые линейные системы
                                      10.1 Простейшая модель динамики трубопровода
                                      10.2. Свойства идеального запаздывающего звена.
                                      10.3. Замкнутые системы с идеально запаздывающим звеном.
                                      10.4. Анализ устойчивости линеаризованных CAP с запаздыванием
                                      10.5. Некоторые замечания по численному решению уравнений динамики CAP с запаздыванием. Идентификация запаздывающих звеньев набором простых линейных звеньев.
                                      10.7 Простейшие модели динамики контуров с цепочками ядерных реакций
                                      10.7.1 Постановка задачи
                                      10.6 Простейшие трансцендентные звенья
                                      10.7.4 Уравнение динамики ТЦ в нормированных отклонениях (от стационара)
                                      10.7.5 Уравнение динамики КО в нормированных отклонениях (от стационара),
                                      10.7.6 Объединение уравнений динамики ТЦ и КО

                                      11. НЕЛИНЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ. ТОЧНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА УСТОЙЧИВОСТИ НЕЛИНЕЙНЫХ САР
                                      11.1. Общие понятия и определения; способы представления нелинейных САР; типовые нелинейности
                                      11.2. Изображение переходных процессов на фазовой плоскости
                                      11.3. Метод фазовой плоскости (метод фазовых траекторий)
                                      11.4. Использование метода фазовых траекторий для анализа устойчивости нелинейных САР в «малом» (по 1-му приближению)
                                      11.5. Понятие об автоколебаниях, предельном цикле и бифуркации
                                      11.6. Качественное рассмотрение на фазовой плоскости свободных колебаний в нелинейных САР, содержащих типовые нелинейности
                                      11.7. Прямой метод Ляпунова (2-ой метод Ляпунова)
                                      11.8. Метод абсолютной устойчивости В.М. Попова (частный метод В.М. Попова).

                                      12. Метод гармонической линеаризации.
                                      12.1 Гармоническая линеаризация нелинейности (при симметричных автоколебаниях).
                                      12.2 Основные положения частотного метода анализа нелинейных CAP методом гармонической линеаризации.
                                      12.3 Определение устойчивости и параметров автоколебаний по частным характеристикам.
                                      12.4 Алгебраические способы определения параметров автоколебаний и устойчивости в нелинейных CAP 1-го класса.
                                      12.5 Особенности гармонической линеаризации при несимметричных автоколебаниях в нелинейных CAP.

                                      13. Оптимизация систем автоматического регулирования (управления).
                                      13.1. Основные понятия и определения оптимального синтеза CAP.
                                      13.2. Краткий обзор методов решения задач параметрической оптимизации.
                                      13.2.2. Метод наискорейшего спуска (метод Бокса-Уилсона)
                                      13.2.4. Комбинированный стохастический метод.
                                      13.3. Постановка задачи оптимального управления.
                                      13.4. Использование вариационных методов для синтеза оптимальных CAP.
                                        0
                                        4. СТРУКТУРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

                                        а, где дядька Мейсон?

                                        11. НЕЛИНЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

                                        а, где импульсные/цифровые системы?
                                          0

                                          del

                                            0

                                            Главы 1-9 это классика про линейные системы с максимальным упором на частотные характеристики и передаточные функции. К сожалению, я почти ничего не вижу про пространство состояний, а без этого содержательного современного разговора о ТАУ не получится.
                                            Глава 10 это что-то с упором на запаздывания, видимо, отраслевое для кафедры.
                                            Компоновка главы 11 странная. Сначала азы и фазовая плоскость, а потом прыжок к абсолютной устойчивости. Зачем и как это будет выглядеть? Пассивность и лемма Якубовича-Калмана? Или теорема о малом усилении? Ни того ни другого в курсе нет.
                                            Глава 12 кажется избыточной. Если уж есть лекционное время, то точно в нелинейных системах есть о чем рассказать кроме гармонического баланса.


                                            Это же не новый курс? В каком году были сформированы такие структура и содержание?

                                              0
                                              это конеспекты лекций лет наверное 10 назад сформированы сам курс читают уже 20 лет. Хотим просто сделать книгу удобную.
                                                +1

                                                Ну вот да, как раз похоже, что курсу лет 20. Не хотите его переосмыслить?

                                                  0
                                                  хотим именно поэтому и заряжаем на хабре для получения обратной связи
                                              +1
                                              9.2.1 Жесткая обратная связь.
                                              9.2.2 Гибкая обратная связь.

                                              Мне не знакома такая терминология. Это о чём?

                                            0
                                            А будут примеры с кодом(Matlab, Python) всяких маятников, тележек, приводов и тп?
                                            0

                                            Ох, ТАУ, чуть не прослезился от ностальгии. Заголовок статьи обязывает хотябы дать определение понятию: Система ИМХО. Хотя у меня троечка в дипломе)

                                              +5
                                              ТАУ без практических, конкретных примеров — очень тяжело усвояемая вещь. Говорю как недавно выпустивший АСУТП-шник. После полугодового курса ТАУ и курсового я помнил только про типы регуляторов и как моделировать простенькие АСКТП в Simulink-е. Через год, когда я писал диплом, разрабатывая АСКТП для конкретной лабораторной установки все пришлось начинать заново. И, внезапно, все оказалось гораздо проще чем кажется.
                                                0
                                                У меня тоже такие проблемы были просто это первая часть. Стоит сюда грузик на пружинке и его систему управления вставлять?
                                                  0
                                                  Как вариант, почему бы и нет. В следующих главах, можно какой-нибудь простенький реактор рассмотреть, с ним и про кривую разгона легко объяснить и про типы регуляторов. Главное ответить на вопрос: «А зачем вот эта конкретная штука вообще нужна?»
                                                0
                                                А нелинейные системы в дальнейшем будут рассматриваться? По линейным везде курсы читают, а вот про нелинейные системы часто приходится самому искать информацию.
                                                  0

                                                  Часто в линейные курсы включают каплю нелинейных систем, а именно линеаризацию вокруг равновесия и сведение задачи к линейной. Что, собственно, покрывает многие инженерные приложения (так же известно как анализ в отклонениях или small signals). Более-менее базовый курс нелинейных систем обычно читают через год-два после начала линейного, и тем, у кого специальность связана с ТАУ. Вряд ли в Бауманке иначе.
                                                  Информация по нелинейным системам обширна по объему, но не всегда хорошо структурирована и доступна. Из хороших учебников можно посоветовать книгу Slotine and Li, плюс на ютубе есть лекции Slotine в MIT. Не знаю, есть ли она на русском. На русском есть перевод книги Халила (самая, наверное, популярная книга по неинейным системам). Есть учебник Ильи Мирошника (ИТМО). А для точечных вопросов есть тэги nonlinear-systems и control-theory на math.stackexchange.com.

                                                  0
                                                  Это будет раздел 11. НЕЛИНЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ. ТОЧНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА УСТОЙЧИВОСТИ НЕЛИНЕЙНЫХ САР
                                                  11.1. Общие понятия и определения; способы представления нелинейных САР; типовые нелинейности
                                                  11.2. Изображение переходных процессов на фазовой плоскости
                                                  11.3. Метод фазовой плоскости (метод фазовых траекторий)
                                                  11.4. Использование метода фазовых траекторий для анализа устойчивости нелинейных САР в «малом» (по 1-му приближению)
                                                  11.5. Понятие об автоколебаниях, предельном цикле и бифуркации
                                                  11.6. Качественное рассмотрение на фазовой плоскости свободных колебаний в нелинейных САР, содержащих типовые нелинейности
                                                  11.7. Прямой метод Ляпунова (2-ой метод Ляпунова)
                                                  11.8. Метод абсолютной устойчивости В.М. Попова (частный метод В.М. Попова).

                                                  0
                                                  В таком виде рассказывать — будет сумбур. Лучше сделать ряд видеолекций с наглядными роликами, которые показывают теорию на практике. См ролики учителя физики из Одессы
                                                    0
                                                    мы планируем книгу, ролик для обучения хорош, а вот когда нужно где-то что-то посмотреть удобнее искать
                                                    +3
                                                    Как же меня расстраивает этот вымученный университетский канцелярит.
                                                    Практика показывает что материал написанный максимально приближенно к повседневной речи усваивается лучше.
                                                    Еще из системных проблем подобных учебников — для новичка практически не возможно выучить все определения сразу, а учебник один раз дав определение оперирует этим понятием на полную катушку, не пытаясь напомнить читателю что же это такое. Ситуация отягощается использованием аббревиатур. Если с СУ возможно проблем не будет, то в таких вещах как САУ, САР и СС потеряться очень легко. Не стесняйтесь напоминать читателю время от времени всякие базовые определения, даже если это выглядит как раздувание текста, как известно определение запомнится после 30-40 повторений, и если в тексте 30-40 будет перебором, то можно ограничиться 5-10 в начале книги.
                                                      0
                                                      для этого книга отлично подходит, перелиснул обратно и посмотрел определения который вылители из головы два — за раз перелистнул и в голове отложилось.
                                                        +2
                                                        Зачастую это прерывает поток информации. Нужно сказать себе «блин забыл что такое» САУ и чем оно отличается от САР, найти где же оно определено в начале книги, прочесть, вникнуть еще раз в свете свежепрочитанного и усвоенного. А потом мучительно вспоминать где же я остановился в чтении и о чем собственно все было.
                                                        Я не пытаюсь сказать что у всех такие проблемы — но у меня точно. В этом плане чаще радуют зарубежные учебники для начинающих, где язык не перегружен жаргоном и авторы не стесняются по 100 раз повторять для тупых о чем же мы собственно говорим.
                                                        Фразы подобные «как вы наверное помните — САУ это ..., в данном случае мы будем говорить об отличии САУ от СС и… » сильно упрощают усвоение материала.
                                                        Люди это не компьютеры для которых можно в начале программы задать список констант и определений. Мы потребляем информацию по другому.
                                                          0
                                                          Не согласен, мозг человека ленив и гладкий поток информации так же гладко выливается как вливается. А если ступил забыл что это такое САУ и листаешь назад в определения, в мозгу появляется связь эту САУ надо запомнить без нее непонятно. Мозгу приходится напрягатся и запоминать нейронные связи работают запоминаие происходит быстрее. А поток как влился так и вылился у мозга нет стиуула запоминать всегда все разжуют.
                                                      +1
                                                      Думаю, что подробный разбор на практических примерах следующих вопросов выгодно выделит данную книгу среди множества других:
                                                      1. Как составить систему дифференциальных уравнений описывающих конкретную регулируемую систему.
                                                      2. Как описать данную систему в терминах пространства состояний.
                                                      3. Методы реализации регуляторов на С.
                                                      0

                                                      А мне в своё время очень понравилась книжка по ТАУ от Ким Д.П. Кажется, в двух частях. Очень легко читалась.

                                                        –4
                                                        Очередной бесполезный учебник.
                                                        Что такое ТАУ — теория автоматического управления? В чём смысл сей науки?
                                                        Лично я таких ответов так и не получил.

                                                        Развитие и совершенствование промышленного производства (энергетики, транспорта, машиностроения, космической техники и т.д.) требует непрерывного увеличения производительности машин и агрегатов, повышения качества продукции, снижения себестоимости и, особенно в атомной энергетике, резкого повышения безопасности (ядерной, радиационной и т.д.) эксплуатации АЭС и ядерных установок.

                                                        А какое это имеет отношение к ТАУ? Сделай ты станок который делает не 1 деталь, а 10 вот тебе и увеличение производительности. Снижение себестоимости это вообще инженерный подход выбор компонентной базы и схем реализаций. Качество продукции я ещё могу допустить. Безопасность то тут каким боком к тау?

                                                        Реализация поставленных целей невозможна без внедрения современных систем управления, включая как автоматизированные (с участием человека-оператора), так и автоматические (без участия человека-оператора) системы управления (СУ).

                                                        Какие цели кто их вам поставил? Чехорда из скобок.

                                                        Теория управления является разделом современной науки и техники. Она базируется (основывается) как на фундаментальных (общенаучных) дисциплинах (например, математика, физика, химия и т.д.), так и на прикладных дисциплинах (электроника, микропроцессорная техника, программирование и т.д.).

                                                        Что ещё за раздел техники? Опять чехарда из скобок. В тексте следует использовать только одно определение. Каким боком у вас химия имеет отношение к ТАУ?

                                                        А я думал что электротехника базируется на ТАУ я не прав?
                                                        Любой процесс управления (автоматического) состоит из следующих основных этапов (элементов):

                                                        Чехорда из скобок. Причем тут этапы? Вы же ранее писали что речь о организации процесса. У вас это абзац не связан с предыдущими.
                                                        получение информации о задаче управления;
                                                        получение информации о результате управления;

                                                        Информация и задача слова синонимы. Лишнее слово надо убрать.

                                                        Для реализации Процесса Управления система управления (СУ) должна иметь:

                                                        Кто реализует? С каких пор СУ стало одушевленным что-бы что'то реализовывать. Реализовывает человек, а не СУ.
                                                        Далее у вас идет мешанина из слов.

                                                        Если Управление обеспечивает заданный закон изменения объекта во времени независимо от результатов управления, то такое управление совершается по разомкнутому циклу, а само управление называется программным управлением.

                                                        И какой идиот это написал? Всем известно что программы состоят из циклов и условий. Зачем повторять глупости?

                                                        К системам, работающим по разомкнутому циклу, относятся промышленные автоматы (конвейерные линии, роторные линии и т.д.), станки с числовым программным управлением (ЧПУ): см. пример на рис. 1.1.2.

                                                        Маразм крепчал. Не относятся, а могут быть отнесены если в них не стоят датчики. А датчики в них стоят.

                                                        Автоматические системы управления подразделяются на 3 типа:
                                                        системы автоматического управления (САУ);
                                                        системы автоматического регулирования (САР);
                                                        следящие системы (СС)..

                                                        От перестановки слов что смысл поменялся? Нет не меняется. ТАК что пункт САУ вычёркиваем.
                                                        О следящих системах тоже не слово. Что это такое?
                                                        Бесполезная классификация. Вы же ей сами не пользуетесь.

                                                        Про множества лучше не писать, а показать картинкой.

                                                        Поэтому данную систему можно отнести к системе прямого регулирования, а регулятор — к регулятору прямого действия,

                                                        Это ещё что такое? Вы видимо пропустили определение. Все системы с грузами относятся к регуляторам с прямым действием?

                                                        В системах непрямого регулирования необходимо присутствие (наличие) усилителя (например, мощности), дополнительного исполнительного механизма, содержащего, например, электродвигатель, серводвигатель, гидропривод и т.д.

                                                        Опять бесполезные знания.

                                                        Примером САУ (системы автоматического управления), в полном смысле этого определения,

                                                        А определение Вы дать забыли. Было только для АСУ.

                                                        этого определения, может служить система управления, обеспечивающая вывод ракеты на орбиту, где управляемой величиной может быть, например, угол между осью ракеты и нормалью к Земле ==> см. рис. 1.1.4.а и рис. 1.1.4.б

                                                        А почему она может служить? Что делает это модель САУ, а не САР?

                                                        В теории Управления Техническими Системами любую систему принято представлять в виде набора звеньев соединенных в сетевые структуры

                                                        Какие структуры? Откуда взялись сети в технике? Когда вы пишете текст Вы должны писать его для других, а не для себя.

                                                        В теории Управления Техническими Системам используют 2 основных способа представления систем управления:

                                                        Т.е, до этого был 3 способ представления в виде звеньев который не основной.

                                                        один “вход”
                                                        А почему на рисунке их два u(t) и x(t)?

                                                        Всё дальше сами.
                                                          0
                                                          Развитие техники требует соврешенствования машин и механизьмо для этого нужно совершенствоваоть системы управления. Станок на 1 деталь и станок на 10 деталей требует разных систем управления это же очевидно.
                                                            0
                                                            В теории Управления Техническими Системами любую систему принято разделять на набор звеньев соединенных в сетевые структуры. В простейшем случае система содержит одно звено, на вход которого подается входной воздействие (вход), на входе получается отклик системы (выход).

                                                            В теории Управления Техническими Системам используют 2 основных способа представления звеньев систем управления:

                                                              +2

                                                              Вместо "любую систему принято" лучше писать "часто бывает удобно".


                                                              Кстати, а почему у вас слова в середине предложени с заглавных? Это не английский, где так (иногда) принято. И не имена.

                                                                0
                                                                согласен мен самому не нравилось, просто звенья ниже в тексте появились из воздуха я пытался на ходу их ввести.
                                                            +1
                                                            Если УПУ выполняет формирование выходного сигнала ε1(t), пропорционального ошибке ε(t) и интегралу от ε(t), т.е., то такой режим управления называется пропорционально-инегрирующим

                                                            Исправьте пож-ста…
                                                              0
                                                              спасибо поправил
                                                              +1
                                                              Данный метод импульсной модуляции был весьма распространен в электронно-измерительной аппаратуре систем управления и защиты (СУЗ) ядерных энергетических установок (ЯЭУ) в 70-х…80-х годах прошлого столетия.



                                                              Данный метод импульсной модуляции в настоящее время является наиболее распространенным в электронно-измерительной аппаратуре систем управления и защиты (СУЗ) ядерных энергетических установок (ЯЭУ) и САУ других технических систем.

                                                              Стоило бы, наверное, пояснить — почему?

                                                              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.